Volgens een nieuwe theorie kan zwaartekracht bestaan ​​zonder massa, waardoor de behoefte aan donkere materie wordt geëlimineerd

Een nieuwe theorie suggereert voor het eerst dat zwaartekracht in het universum kan bestaan, zelfs als er geen massa is. Volgens laatstgenoemde is de “overmatige zwaartekracht” die nodig is voor de clustering van sterrenstelsels te wijten aan schaalvormige topologische defecten die over het hele universum verspreid zijn. Dit zou de ‘behoefte’ aan donkere materie kunnen verminderen of zelfs elimineren.

Donkere materie is waarschijnlijk een van de meest verwarrende concepten in onze theoretische modellen, een hypothetische vorm van materie die 85% van de totale massa van het universum voor zijn rekening neemt. Het heeft op geen enkele manier interactie met licht, en het bestaan ​​van deze onzichtbare materie kan alleen worden afgeleid uit het effect ervan op sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels. Met name het samenklonteren van laatstgenoemde kan niet worden verklaard door de algemene relativiteitstheorie van Einstein, tenzij er sprake is van een aanzienlijke overtollige massa die niet door onze instrumenten kan worden gedetecteerd.

Deze ‘ontbrekende massa’ werd voor het eerst voorgesteld in 1932 door de Nederlandse astronoom Jan Oort, waardoor natuurkundigen de aard van de zwaartekracht zelf in twijfel trokken. Ondanks voortdurende onderzoeksinspanningen is het zelfs nooit rechtstreeks waargenomen. Dit leidde vervolgens tot verschillende alternatieve theorieën over de zwaartekracht die een veel kleinere hoeveelheid materie mogelijk maken dan de Newtoniaanse zwaartekracht (en de algemene relativiteitstheorie) nodig zou hebben om de zwaartekrachtveldsterkte te produceren die we waarnemen.

De nieuwe hypothese van Richard Liu, een vooraanstaand natuurkundige aan de Universiteit van Alabama in Huntsville (UAH), draagt ​​bij aan deze theorieën door te suggereren dat zwaartekracht zelfs kan bestaan ​​als er geen massa is. ” Mijn eigen inspiratie kwam voort uit mijn zoektocht naar een alternatieve oplossing voor de zwaartekrachtveldvergelijkingen in de algemene relativiteitstheorie, die een eindige zwaartekracht oplevert bij afwezigheid van enige detecteerbare massa. », legt uit in A Ik heb gerapporteerd. Deze theorie zou daarom de behoefte aan donkere materie om de schijnbare overtollige massa in het universum te verklaren, verminderen (of zelfs elimineren).

” Dit initiatief wordt op zijn beurt gedreven door mijn frustratie over de status quo: het idee dat donkere materie bestaat ondanks het feit dat er al een eeuw lang geen direct bewijs is. “, voegt hij eraan toe. Hun resultaten worden gedetailleerd beschreven in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.

Schelpvormige structuren verklaren de overtollige zwaartekracht in het heelal?

Volgens de algemene relativiteitstheorie veroorzaakt de zwaartekracht vervorming van de ruimte-tijd, veroorzaakt door de aanwezigheid van massa en energie. Hoe groter de massa van een object, hoe groter de zwaartekrachtinvloed op andere, minder massieve objecten. Studies en observaties hebben echter aangetoond dat alle objecten met of zonder massa met elkaar kunnen communiceren. Eén toonde bijvoorbeeld aan dat fotonen zelfs zonder massa kunnen worden beïnvloed door de zwaartekracht.

De nieuwe hypothese van Liu suggereert dat de extra zwaartekracht die nodig is om sterrenstelsels te laten samenklonteren, te wijten is aan de aanwezigheid van concentrische clusters van schaalvormige topologische defecten. Ze zouden in het vroege heelal kunnen zijn ontstaan ​​tijdens een transitie, een proces waarbij de algemene toestand van de materie in het hele universum verandert. ” Het is nog niet duidelijk welke exacte vorm van faseovergang in het heelal aanleiding zou kunnen geven tot dit soort topologische defecten. », specificeert de deskundige.

Volgens de onderzoeker zullen dit zeer compacte gebieden zijn met een zeer hoge materiedichtheid. Het kan lineair van vorm zijn of bolvormig, schaalvormig. Om precies te zijn, zouden deze granaten aan de binnenkant uit een dunne laag positieve massa bestaan, terwijl de buitenkant uit negatieve massa zou bestaan. Daarom zal de totale meetbare massa nul zijn, omdat de interne en externe massa elkaar zullen opheffen. Wanneer er zich echter een ster of sterrenstelsel op het oppervlak van deze structuren bevindt, worden ze door hun zwaartekracht naar hun centrum aangetrokken.

” De zwaartekrachtafbuiging van licht door een groep individuele concentrische schillen die een sterrenstelsel of cluster vormen, is te wijten aan het feit dat de lichtbundel enigszins naar binnen wordt afgebogen, dat wil zeggen naar het midden van de grootschalige structuur, of groep schillen, wanneer het gaat er doorheen “, legt de natuurkundige uit.

Het effect van deze passage zou een soortgelijke, meetbare afwijking zijn in de zwaartekracht die door materie wordt uitgeoefend, waarvan de hoeveelheid veel groter is dan die van zichtbare materie (zoals het geval is bij donkere materie). Dit betekent ook dat de afbuiging van het licht en de omloopsnelheid van sterren en sterrenstelsels de enige manieren zullen zijn om de sterkte van het zwaartekrachtveld in een grootschalige structuur te meten. ”
Mijn paper beweert dat de granaten op zijn minst massaloos zijn. Het is dus niet nodig om deze schijnbaar eindeloze zoektocht naar donkere materie voort te zetten », dacht Leo.

Het is echter belangrijk op te merken dat er nog steeds vragen bestaan ​​over de stabiliteit van de theorie, om nog maar te zwijgen van het feit dat observaties nodig zijn om deze te bevestigen. Het gaat bijvoorbeeld niet in op het precieze proces achter de vorming en evolutie van schaalvormige structuren. Aan de andere kant moet ook dieper worden onderzocht hoe sterrenstelsels en clusters worden gevormd door op elkaar af te stemmen.

” Uiteraard is de beschikbaarheid van de tweede oplossing, ook al is deze zeer suggestief, op zichzelf niet voldoende om de hypothese van de donkere materie in diskrediet te brengen; het zou op zijn best een interessante wiskundige oefening kunnen zijn. », selecteer de deskundige. Hij zegt echter: “Dit is het eerste bewijs dat zwaartekracht kan bestaan ​​zonder massa.”

bron : Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society